뇌 자극이 생각을 바꾼다
민병경 교수팀 연구 결과, 국제 학술지 ‘NeuroImage’ 게재

▲ 대학원 뇌공학과 민병경 교수

대학원 뇌공학과 민병경 교수 연구팀은 비침습적인 뇌전류 자극을 통해서 색깔 표상을 의도적으로 바꾸고, 해당 기능을 담당하는 뇌 영역의 활동성 변화를 밝혔다.

서지혜 연구교수가 제1저자, 민병경 대학원 뇌공학과 교수가 교신저자로 참여한 이번 연구 결과는 뇌영상분야 1위 국제 학술지인 ‘NeuroImage’에 5월 17일 온라인 게재됐다.
- 논문명 : Non-invasive electrical brain stimulation modulates human conscious perception of mental representation
- 논문 URL : https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1053811924001423

민병경 대학원 뇌공학과 교수가 개발한 의식적 지각 실험은 아래와 같이 단순하다. 빨간색과 녹색을 아주 빠르게 깜박이면 어느 순간에 실제 보여주지 않은 합성색인 주황색으로 보이게 되는데, 이 새로운 색은 정신세계에서만 만들어진 표상(mental representation)으로, 물리적 세계의 인지(cognition)와 정신적 세계의 인지를 구분하는 단순하면서도 결정적인 실험 패러다임으로 사용됐다.

민병경 교수는 정신 표상(mental representation)의 의식적 지각(conscious perception)에 대한 뇌과학적 연구를 그동안 지속하여, 2010년에 뇌 속의 뇌인 시상(thalamus)과 뇌의 피질(cortex) 사이의 억제 제어(inhibitory control)를 담당하는 시상망핵(TRN)이 의식의 생물학적 중심이라는 이론 논문을 발표하고, 2020년에는 인간의 뇌파(MEG 뇌자도 신호)를 통해서 시상의 억제 작용이 의식적 지각에서 중요한 역할을 한다는 것을 실험적으로 처음 보고했고, 2022년에는 일관적인 현상을 인간의 뇌영상(fMRI) 신호를 통해 검출하여 보고했다.

이번 뇌 자극 연구를 통해서 시상-피질 억제 작용이 정신 표상의 의식적 지각과 관련된다는 더욱 견고한 증거를 발견하는 성과를 얻었다. 즉, 의식적 지각의 내적 표상을 담당한다고 알려진 뇌의 기본-모드 네트워크(default-mode network)에 비침습적으로 교류 자극을 주었더니, 정신세계에서만 형성된 주황색의 인식이 유의하게 증가했고, 관련된 뇌의 고차원적인 정보 처리를 담당하는 시상-피질 네트워크의 활동성이 억제됐다.

민병경 고려대 뇌공학과 교수는 최근에 ‘Springer Nature’에서 발간되는 신경과학 분야 국제 전문학술지인 ‘BMC Neuroscience’에 편집위원(Editorial Board Member)으로 선임되기도 했다.

본 연구는 한국연구재단 휴먼플러스 융합연구개발사업과 BK21 정밀보건과학융합교육연구단의 지원을 받아 수행됐다.

<그림 1>

(그림 A) 비침습적 뇌자극 전극 배치도 : (왼쪽부터) 후두엽, 내측 전전두엽, 등배측 전전두엽. 

(그림 B) 비침습적 뇌자극 타겟 시뮬레이션 결과 : (왼쪽부터) 후두엽, 내측 전전두엽, 등배측 전전두엽.

<그림 2>

(그림 C) 뇌자극이 없을 때의 주황 합성색 인식이 물리적으로 제시된 빨강/녹색 인식 보다 뇌활성도가 큰 지역의 위치 그림. 

(그림 D) 내측 전전두엽(mPFC)에 비침습적인 뇌자극을 주었을 때에, 정신 세계에서 생성된 주황 합성색 인식에서 고차원적인 시상-피질 영역의 활동성이 줄어듬.